配电网转供联络图自动生成技术研究

杨 辉，周永汉，陈仕明，李云飞，付俊强

1.国网浙江省电力有限公司江山市供电公司，浙江 衢州 324199 2.杭州久益电力科技有限公司，浙江 杭州 311215

0 引言

近年来，随着电力行业的发展，电网规模不断扩大，接入用户的不断增加和新能源的大规模接入，使得配电网络更为复杂。在当前配电网环境下，发生故障停电时的决策复杂性也在提高，当决策考虑的因素不断增多，决策周期随之拉长，则导致停电恢复时间延长。长时间停电会对用户的正常生活造成影响，甚至会对社会造成经济损失，为了尽可能将配电网停电造成的不良影响降到最低，故障发生后及时实施快速可靠的恢复供电方案显得尤为重要。

配电网自动化和远端控制技术日趋成熟，配电网负荷转供电已成为配电网故障恢复的重要手段。目前，国内外研究人员针对负荷转供的解决途径大致分为两种：基于优化算法寻找最优解、基于网络拓扑的主变联络分析[1]。

在实际操作中，当变电站发生全停事故，调度人员需根据停电线路与其他非停电线路之间的连接关系分析得出合适的转供方案，在满足电网安全运行的前提下，对停电线路进行恢复。目前识别各线路之间的联络关系从而得出转供方案，需人工查询图形来完成。需查询的图形包括单线图和系统图，当停电线路较多时，调度人员将需要跨越多张图纸进行查询，获取有效信息的时间长，导致故障决策效率低。

文章所研究的配电网转供联络图自动生成技术，可根据变电站所连接的各路馈线间的联络方式自动成图，并会依据各线路转供能力为调度人员提供参考方案，可极大地提高故障决策的及时性和可靠性。

1 转供联络图所需信息获取思路

公共信息模型（CIM）是电力系统元数据的模型，是一种描述电力系统所有对象逻辑结构和关系的信息模型，能为各个应用提供统一的电力系统逻辑描述。文章研究将用到配电网拓扑模型及其线路信息，从而分析各个变电站内部的馈线联络关系及不同电站间的联络关系，并将其联络关系通过联络图的形式直观展现。

停电故障可分为单线路停电和变电站停电两种情况，因此对应的转供方案也应考虑到馈线转供能力约束和变电站转供能力约束。馈线转供能力约束主要与馈线容量指标及馈线偶对容量指标有关。一个联络开关两侧总可以找到两个供电馈线，由联络开关及两端供电馈线即可构成一个馈线偶对。当变压器发生故障时，则需要由其他变电站进行转供。

变压器转供根据转供电源点的不同可以分为站内转供和站外转供，在负荷转供时，优先考虑站内转供。站内转供能力会受到变压器的过载系数与过载运行持续时间的约束。站外转供则需要考虑可转带容量，同时要衡量受馈线转供容量的限制[2-3]。

2 转供联络图自动生成设计思路

文章研究从更好辅助电网故障停电的调度决策需求出发，以直观呈现转供联络路径为目标，突破单线图与系统图图幅边界的局限性，提取完整有效的转供线路、变电站、母线之间的信息，以及与各转供电路径相关联的分支线信息，进而生成简洁明了的转供电路径。

首先从SCADA数据库调取各变电站数据，解析CIM文件获得各线路信息及其拓扑模型。如图1所示，在假定某一线路出现故障停电事故时，系统通过调取相应数据计算恢复供电所需转供负荷量，根据接线图选取与该线路相关联馈线，以划定负荷转供区域。

图1 转供联络图生成流程

再通过调取转供区域内各馈线数据，计算各线路可接受的最大转供负荷，最终可分析得出可转供线路，同时以转供联络图的形式呈现。实现转供联络图生成时，为使联络图的呈现更为简洁、直观，在保证馈线长度、主要设备数量、拓扑数据等重要信息完整的情况下，对线路上各设备进行简化处理[4-5]。

3 关键技术

3.1 负荷转移区域划分

线路转供能力是指发生停电故障时，非故障区在接受负荷分配的同时不会造成自身线路过载。负载转供后，分配到一个联络开关的总负荷要小于该开关及与它关联的各支路，即从联络开关到电源点沿线上各支路的容量裕度[6]。

当发生停电事故时，以故障变电站为中心，迅速构成负荷转移区。符合转移区的构成即在一定供电区域中，将发生停电故障的主变作为中心主变，其他与之有联络关系的变电站则可以定义为直连主变，再将与直连主变存在联络关系的下级主变定义为次连主变。

为了满足不中断供电的原则，需要对发生故障的中心主变负荷进行转移。负荷转移区域指由中心主变的所有直连主变和次连主变构成的区域。配电网中每台主变均可以自身为中心主变的负荷转移区域，一旦确定故障或者检修主变，可迅速得到负荷转移区。

对站内联络而言，假定联络线路存在且容量足够大，支持主变负荷与同一站内其他主变的转移是畅通且可均分的。对站间联络来说，受到每条联络线路容量约束，主变间的负荷转移量受联络线路型号和数量的限制，即负荷转移量不能超过主变间的最大联络容量。

3.2 联络图自动生成

通过把负荷转移区域虚化的方法，可以屏蔽转供细节，为调控员及方式人员观察、分析网架强弱提供一个良好的窗口[7]。将虚化后的负荷转移区定义为虚区域，则原区域可被定义为实区域。虚区域有效屏蔽了实区域的联络细节，是一种计算机图形呈现方式，它提供了一种从停电馈线角度来观察实区域的方法。实际上虚区域图形与实区域是多对一的关系，即不同的联络虚区域图形可能对应同一个联络实区域，各联络图形之间的区别仅在于排布方向与顺序的不同（即停电馈线与转供路径排布不同）。

虚区域是观察局部联络强弱的重要窗口，在虚区域发现配电网局部强弱情况，对于指导配电网运行、改造具有重要的意义。

对某个中心变电站而言，它会存在诸多的联络虚区域，如果排布不合理，会出现虚区域之间的交叉，破坏图形呈现效果[8]。基于数据库导出模型对主要坐标节点进行初步调整，再依据界面大小优化排布，最后呈现数据完整且图形简洁的画面。

4 结束语

通过配电网转供联络图自动生成技术可以直观地展示配电网中各线路之间的联络，同时建立配电网馈线的分级分层拓扑搜索，便于调度人员在需要时对其进行查询。在配电网发生停电故障时，能将故障线路信息及其相关转供线路在图形上进行及时且直观的呈现，调度人员可参考联络图所示的相关数据，以更好地为转供方案的确定提供帮助。转供方案的快速确定不仅确保了电网的安全、稳定运行，也极大地降低了停电对用户的不良影响。